ВВЕДЕНИЕ
Все виды углеграфитовых материалов производятся на основе углерода. Ассортимент изделий весьма многочислен, а каждый вид характеризуется оригинальными свойствами.
Основную роль в создании такой разновидности изделий играют прежде всего углеродистые вещества, встречающиеся в разнообразных формах, а также их сложная технологическая переработка.
Объяснения большому разнообразию физических свойств различных видов углеродистых материалов следует искать в различной группировке отдельных кристаллов, а также в специфичности кристаллической решетки графита. Свойства готового продукта зависят не только от молекулярной, но и от дисперсной структуры. Поэтому в зависимости от степени дисперсности, изделия будут обладать различными свойствами даже при большом сходстве в молекулярном составе.
1. СТРУКТУРА КРИСТАЛЛА ГРАФИТА
Возможно вы искали - Реферат: Характеристика сим–триазиновых пестицидов и их содержание в различных объектах окружающей среды
Структура графита состоит из непрерывного ряда слоев параллельных оснований плоскости гексагонально связанных атомов углерода. Структура графита является типичным примером слоистой решетки. Каждая сетка (слой) толщиной в один атом представляет собой одну молекулу, простирающуюся через весь кристалл.
Рис. 1 Кристаллическая структура графита: а) модель графита, б) взаимное расположение слоев в гексагональной структуре
Две структуры характерны для графита: гексагональная и ромбоэдрическая. В обеих структурах основным элементом является плоская сетка. Располагая эти плоские сетки в той или иной закономерности, можно создать ту или иную структуру графита. Расстояние между слоями как в одной, так и в другой идеализированной структуре одинаково. Следовательно, обе структурные разновидности графита будут отличаться друг от друга только закономерностью последовательного расположения плоских сеток.
В одной и той же массе могут присутствовать обе структуры графита. Причем наиболее распространенной является гексагональная структура, которая содержится в любом графитовом веществе (более 80 %). При высокой температуре (более 200 0 С) ромбоэдрическая модификация превращается в гексагональную, чем и объясняется, что искусственные графиты состоят почти полностью из гексагональной модификации.
Похожий материал - Контрольная работа: Виробництво карбаміду
Расположение плоских слоев в гексагональной структуре подчинено следующей закономерности: два соседних слоя смещены один по отношению к другому на 14,17 нм, но в противоположную сторону. Следовательно в слоях, расположенных через один слой, атомы углерода будут располагаться строго один под другим. Если один слой обозначить через "А", а другой через "В", то последовательность упаковки можно представить символом АВАВАВ…. На рис. 1 показана проекция такой упаковки слоев.
Элементарной ячейкой гексагональной структуры графита является прямая призма, в основании которой лежит правильный ромб. Теоретическая плотность при данной модификации равна 2265 кг/м3 .
Другая идеализированная структура графита, ромбоэдрическая, также состоит из плоских шестиугольных сеток и также каждый слой по отношению к другому сдвинут на 14,17 нм. Однако закономерность чередования слоев иная. Если в гексагональной структуре имеются слои "А" и "В" в двух различных положениях, то в ромбоэдрической структуре эти слои имеют три различных положения. По аналогии с предыдущим, ромбоэдрическую решетку можно представить упаковочным символом АВСАВС… или в каждом третьем атоме слое атомы углерода располагаются точно под первым. Обработка горячими сильными кислотами приводит к перестройке атомных слоев и подавлению ромбоэдрической структуры с образованием гексагональной.
2. КЛАССИФИКАЦИЯ И ПРИМЕНЕНИЕ УГЛЕГРАФИТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
Еще в недалеком прошлом в промышленности производились в основном для электротермических и электролитических процессов, а также мелкие изделия электротехнического назначения – электроугли разных типов. В последние годы в электродной и электроугольной промышленности освоен широкий ассортимент новых видов изделий из угля и графита и очень расширились области их применения, что потребовало четкой классификации изделий.
Очень интересно - Лабораторная работа: Кремнийорганические полимеры
Все виды углеграфитовых материалов можно разделить на следующие семь классов: электродные изделия, огнеупорные изделия, химически стойкие изделия, электроугольные изделия, антифрикционные изделия, графитированные блоки и детали для атомной энергетики, электродные массы.
2.1 ЭЛЕКТРОДНЫЕ ИЗДЕЛИЯ
Электродами называют концы токопроводящей проводки, которые служат для ввода тока в рабочее пространство различных приборов, печей, электролизеров.
Все виды электродных материалов, которые производит электродная промышленность, делятся на четыре типа: угольные, коксовые, графитовые и графитированные.
К угольным электродам относят такие, для изготовления которых в качестве основного сырья применяют антрацит. Эти электроды характеризуются высокой зольностью, высоким электрическим сопротивлением и низкой теплопроводностью.
Вам будет интересно - Курсовая работа: Нитрование n-нитроацетанилид
Коксовые электроды изготавливают из малозольных коксов, они характеризуются низкой зольностью (ниже 1 %), высоким электрическим сопротивлением и малой теплопроводностью.
Графитовые электроды изготавливают на основе естественного и искусственного графитов. Их производят взамен угольных.
Графитированные электроды изготавливают из малозольных коксов и подвергают графитации, откуда и происходит их название. Они характеризуются низким содержанием золы, обладают высокой теплопроводностью и электропроводностью.
Электродная продукция широко применяется в производстве качественных сталей, алюминия, искусственных абразивов, цветных металлов и др. Крупнейшими потребителями являются сталеплавильная, алюминиевая и химическая промышленности.
В алюминиевой промышленности при проведении процесса электролиза оксида алюминия важнейшей деталью электролизера является токопроводящая подина, которая полностью изготавливается из угольных блоков. Из таких же блоков выкладываются боковые стенки.
Похожий материал - Реферат: Производство аммиака: краткая характеристика
В химической промышленности графитовые аноды главным образом применяются при электролизе раствора хлористого натрия.
2.2 ОГНЕУПОРНЫЕ ИЗДЕЛИЯ
Углеродистые материалы широко применяются в строительстве самых различных типов печей, где они с успехом заменяют применявшиеся ранее различные огнеупорные материалы. При высоких температурах углеродистые материалы в силу их специфических свойств и относительной дешевизны незаменимы при строительстве электрических печей и других тепловых агрегатов.
Наибольшее количество огнеупорных углеродистых материалов применяется при строительстве доменных печей. Углеродистые огнеупоры значительно увеличивают продолжительность службы печи, обеспечивают безопасность работы, упрощают конструкцию печи и т.д. Преимущества углеродистых огнеупоров перед шамотными состоят в том, что они хорошо противостоят агрессивному действию жидкого чугуна и шлаков. Угольные блоки обладают более высокой теплопроводностью, что улучшает теплопередачу. Они лучше сопротивляются истиранию, чем шамотный кирпич.